Interazione Concime - Terreno - Il potere adsorbente

Il potere adsorbente

L’adorbimento è caratterizzato dalla ritenzione temporanea, senza reazione chimica, di ioni e molecole sulle superfici di un solido. In parte è dovuto alla già sopraccitata attrazione elettrostatica ed in parte a fenomeni prettamente meccanici la cui azione può essere ricondotta a quella di un filtro.
Nel suolo le componenti con proprietà adsorbenti sono:

• I minerali argillosi
• Gli ossidi e gli idrossidi
• Le sostanze umiche
• Le particelle di limo ed argilla
  

I processi di “ritenzione” degli elementi forniti con le concimazioni (N,P,K i principali), sono molteplici.
Come detto in precedenza si hanno principalmente i seguenti fenomeni:

• Assorbimento meccanico

Dovuto essenzialmente ad un fattore di porosità delle particelle del terreno, dove le particelle con dimensioni superiori ai pori, vengono trattenute. Si tratta di un fenomeno comunque limitato.

• Assorbimento biologico

In questo caso la ritenzione degli elementi avviene con la temporanea immobilizzazione degli stessi nel ciclo del carbonio. Gli elementi allo stato minerale vengono assimilati dagli organismi del terreno incorporandoli in composti organici che sfuggono alle dinamiche fisico-chimiche del terreno e all’assorbimento da parte di altre forme biologiche.Questo processo è detto organicazione e risulta importantissimo per quanto riguarda elementi come l’azoto.
Ad esempio nei sistemi tropicali, dove il dilavamento costante dovuto alle pioggie eccessive, non permetterebbe alcuna riserva nutrizionale. Il vero motore del flusso di materia, risulta essere la biomassa in generale.
Un sovescio è una forma di assorbimento biologico.

• Assorbimento chimico

Si ha essenzialmente quando un’elemento dapprima in soluzione passa da una forma solubile ad una insolubile che ne porta alla precipitazione. Molti elementi sono difficilmente assorbiti dalle piante proprio per motivi di carattere chimico, e nella maggior parte dei casi per problemi di pH. Tipico è il caso del Fe, che in concomitanza con la presenza di elevato calcare attivo, risulta pressoché immobile nel terreno.

Ai fenomeni sopra descritti occorre aggiungere quello che forse è il più importante fenomeno che interessa l’interazione tra concimi e terreno, ovvero lo scambio cationico.
Come già indicato le particelle umo-argillose hanno proprietà colloidali in grado di generare quello che viene definito complesso di scambio.

• Scambio cationico

E' sempre un processo reversibile che avviene nella zona di scambio fra un materiale solido, dotato di proprietà di scambio e una soluzione di sali. Nel terreno il ruolo di scambiatore è rappresentato dall'insieme di particelle colloidali, che per determinate conformazioni chimiche, che non tratteremo in questa sede, si comportano come molecole a carica negativa. Ad elevati pH si comportano come tali, anche idrossidi di ferro e di alluminio. La superficie totale sviluppata dai colloidi prende il nome generico di processo discambio. La soluzione salina, o meglio, la soluzione circolante rappresenta l'altro fattore di scambio con il complesso di scambio delle componenti colloidali, fornendogli ioni (molecole con carica  elettrica) derivanti ad esempio dagl iapporti fertilizzanti.
La facilità con cui i cationi sono adsorbiti sul complesso di scambio è correlata alla densità di carica e, quindi, in prima analisi, all'elettrovalenza. L'affinità per il complesso di scambio è molto alta nei cationi trivalenti (Al₃₊ e Fe₃₊), diminuisce nei cationi bivalenti (Ca₂₊ e Mg₂₊) e ancora d ipiù in quelli monovalenti (NH₄₊, K+, Na+).
Ai suddetti fattori si aggiunge la concentrazione nella soluzione circolante: l'affinità di una specie ionica per il complesso di scambio aumenta all'aumentare della sua concentrazione nella soluzione.

• Scambio anionico

L'adsorbimento degli anioni è ancor più complesso e segue meccanismi differenti e più complessi. In parte fisici in quanto di natura elettrostastica, in parte chimici perchè basati su reazioni che avvengono sulla superficie del complesso di scambio.
La dinamica di questi fenomeni non è ancora ben chiarita e di facile identificazione. La loro conoscenza è altresì importante, basta ricordare come ad esempio uno dei più importanti anioni sia l'ione nitrato, che come ben si sa presenta sia problematiche agronomiche che ambientali.

E' possibile separare l'adsorbimento anionico in 3 tipi.

1. Adsorbimento negativo
In realtà non è direttamente correlato al potere adsorbente del terreno. Si parla infatti dell'azione repulsiva che i collodi elettronegativi, manifestano nei confronti degli anioni.

2. Adsorbimento non specifico
Interessa lo ione cloruro e nitrato, e dovuto alla presenza di cariche positive presenti sulla superficie di scambio dei collodi. Come si è detto in precedenza questi sono tendenzialmente a carica negativa, ma in particolare per i minerali argillosi di origine dimorfica (come la caolinite) e gli ossidi di ferro e di alluminio, la cosa non è sempre valida.

3. Adsorbimento chimico
In questo caso si ha l'inserimento dell'anione come legante nella sfera di coordinazione di uno ione metallico del complesso di scambio per mezzo di legami covalenti. Si ricorda come un legame covalente si instauri quando vi è la sovrapposizione di due orbitali atomici (ovvero il guscio elettromagnetico degli atomi, dovuti all'orbita degli elettroni), dove si viene a creare una nube elettronica dove si ha diretta attrazione tra nuclei (carichi positivamente) e la coppia di elettroni (carichi negativamente).

Come detto in precedenza, l’argomento è tutt’altro che chiarito e il livello di trattazione necessario per una corretto inquadramento dello scambio anionico, esula l’intento di questo articolo.